Požadavky kladené na bezpečnostní omezování pracovního prostoru průmyslových robotických zařízení uvádějí harmonizované normy vztahující se ke směrnici pro strojní zařízení ČSN EN ISO 10218-1 a ČSN EN 10218-2, které byly vydány v roce 2012.
Norma ČSN EN ISO 10218-1 popisuje bezpečnostní požadavky pro výrobce průmyslových robotů a norma ČSN EN 10218-2 obsahuje bezpečnostní požadavky na osoby, které provádějí integraci průmyslových robotů.
Bezpečnostní požadavky na robotické systémy spolupracující s člověkem (tzv. kolaborativní roboty) podle norem ČSN EN ISO 10218-1 a ČSN EN 10218-2 však nejsou dosud komplexně popsány. Tyto bezpečnostní požadavky byly proto rozpracovány v normě ISO/TS 15066 z roku 2016 (nebyla doposud převzata do ČSN). Tyto výsledky budou částečně zahrnuty do obou přepracovaných norem řady ISO 10218, na kterých se pracuje a které by měly vyjít cca v polovině roku 2021.
V souboru ČSN EN ISO 10218 jsou mimo jiné definovány následující pojmy, které představují dosah robotického zařízení, včetně nářadí a obrobků, a umožňují tak stanovení celkového dosahu při konkrétní aplikaci.
- Maximální prostor (maximum space) - prostor, který může obsáhnout pohybující se části robota, jak je stanoveno výrobcem a doplňkový prostor, který obsahuje koncový efektor a obrobek
- Mezní prostor (restricted space) - část maximální prostoru omezená omezujícími zařízeními, která vytvářejí meze, které nebudou překročeny
- Zabezpečený prostor (safeguarded space) - prostor stanovený perimetrem bezpečnostní ochrany
- Provozní prostor (operating space) - část mezního prostoru, která je skutečně využita při vykonávání všech pohybů zadaných uživatelským programem
Instalace robotu musí být navržena a integrována tak, aby bylo omezeno potenciální vystavení osob nebezpečí. Systémy robotu mohou mít potenciálně velký provozní prostor (maximální prostor), zvláště pokud manipulují s velkými obrobky. Umístění ohrazení perimetru pro ochranu osob před nebezpečím, které je představováno systémem robotu (zabezpečený prostor) v těchto maximálních rozměrech, by mohl vyústit ve zbytečně velký prostor, který převyšuje prostor vyžadovaný pro provádění úkolů robotu (provozní prostor). Pro omezení zabezpečeného prostoru, maximální prostor může být omezen poskytnutím integrálních nebo vnějších zařízení, která omezují pohyb systému robotu (mezní prostor).
Je-li k zabezpečení prostoru použito oplocení, nemá se robotické zařízení se svým nástrojem a obrobkem umísťovat ve vzdálenosti od tohoto oplocení, která je menší, než uvádějí požadavky normy ČSN EN ISO 13857, což např. znamená, že při použití pletiva 30 x 30 mm má bezpečnostní vzdálenost činit minimálně 120 mm (pokud je oplocení dostatečně vysoké k tomu, aby zabraňovalo jakémukoli dosáhnutí do nebezpečné oblasti, v opačném případě musí být zvolena větší vzdálenost). Vzdálenost se měří od oplocení k vnější hranici ohraničeného prostoru. V některých případech lze použít ochranné kryty nejen k zajištění obvodové ochrany, nýbrž také jako omezovací zařízení.
Je třeba si uvědomit, že ochranný kryt slouží jako fyzická bariéra navržená jako část strojního zařízení k poskytnutí ochrany. Sám o sobě je účinný pouze tehdy, je-li uzavřený nebo bezpečně držen v ochranné poloze.
V případech, kdy je obvodová ochrana navržena tak, aby plnila funkci omezovacího zařízení, je třeba použít výsledky posouzení rizik dle normy ČSN EN ISO 12100 Bezpečnost strojních zařízení - Všeobecné zásady pro konstrukci - Posouzení rizika a snižování rizika ke stanovení požadavků na konstrukci, pevnost a průhyb takového ochranného krytu. Toto je však možné pouze tehdy, jestliže lze ověřit, že činnost robotického zařízení nemůže způsobit žádné nebezpečné deformace.
Požadavky na typy ochranných krytů dále vyplývají z:
- Nebezpečných prostorů (počet, členitost, …)
- Požadavků na bezpečný přístup do nebezpečných částí strojního zařízení (pevné nebo pohyblivé)
V praxi lze ochranný kryt používat jako omezovací zařízení pro malá robotická zařízení, která jsou umístěna např. v kabinách z polykarbonátu, pokud přitom lze splnit požadavky článku 5.4.3 normy ČSN EN 10218-2. Všechny ochranné kryty používané jako omezovací zařízení musí být vyrobeny z plného materiálu, tj. bez použití mříží nebo pletiva, což souvisí s požadavky na bezpečnostní vzdálenosti podle ČSN EN ISO 13857.
Malá robotická zařízení nejsou v normě definována. Integrátor je zodpovědný za provedení výpočtu, kterým se ověří, zda je ochranný kryt schopen snášet sílu vyvíjenou robotickým zařízením. Je třeba brát v úvahu všechny možnosti nárazů a výsledky výpočtů by měly být ověřeny provedením zkoušek.
U průmyslových robotů běžné velikosti bude obtížné až nemožné zastavovat pohyb robota pomocí ochranných krytů, aniž by přitom docházelo k poškození, které může způsobovat vznik nebezpečné situace.
Zařízení určená k ochraně strojů (např. nadproudové chrániče a snímače kolizí) nejsou vhodná jako omezovací zařízení, pokud nejsou výslovně zkonstruována, vyzkoušena a uvedena jako vhodná k použití jako bezpečnostní zařízení pro účely omezování pohybu ve shodě s požadavky normy ČSN EN 10218-2.
Nelze tedy tvrdit, že snímače kolizí a nadproudové chrániče, jimiž je vybaveno robotické zařízení, budou toto zařízení schopny zastavit včas, tedy dříve, než dojde k poškození ochranného krytu.
Norma ČSN EN ISO 14120 z roku 2017 obsahuje informativní přílohu, která popisuje způsob zkoušení ochranných oplocení. Zkoušení simuluje: osobu kráčející směrem k oplocení a dále vymršťování předmětů z pracovního prostoru robotických zařízení.
Jediným uvedeným omezením je rázová energie o velikosti E = 115 J, která představuje osobu kráčející směrem k oplocení. To znamená, že pokud je předvídatelné riziko vymrštění obrobku, nárazu do strojního zařízení nebo do obsluhy, musí být použit ochranný kryt, který vydrží rázovou energii o velikosti E = 115 J.
Provádění zkoušek oplocení nebude povinné, bude-li vydáno prohlášení o tom, že oplocení splňuje požadavky normy ČSN EN ISO 14120.
Je výlučnou zodpovědností integrátora robotických zařízení, pokud se rozhodne použít ochranné kryty jako zařízení pro omezení pracovního prostoru.
